常规塑胶蜗杆(塑胶齿轮的降噪，是否仅局限于改变齿形和齿轮修形？)

Posted 2023-05-25

篇首语：人的大脑和肢体一样，多用则灵，不用则废。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了常规塑胶蜗杆(塑胶齿轮的降噪，是否仅局限于改变齿形和齿轮修形？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

常规塑胶蜗杆(塑胶齿轮的降噪，是否仅局限于改变齿形和齿轮修形？)

传统衡量齿轮传动性能的两个主要因素是：

1.负载能力和疲劳寿命

2.传动噪音与传动精度

随着ISO14000、ISO18000两项标准的相继颁布，控制齿轮传动噪音这一因素的重要性日趋明显，工业发展与需求对高精密设备的传动误差的要求也越来越严格。

目前已知的齿轮噪音形成因素，大致可从设计、制造、安装、使用维护等几个方面分析。国家标准对齿轮用齿轮副规定了13个精度等级。分别用阿拉伯数字0、1、2……12表示，其中0级精度最高，然后各级依次递降，12级精度最低。齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取成相同等级，也允许取成不同等级，此时应按其中精度较低者确定齿轮副的精度等级。

13个精度等级中，目前0、1、2级精度的加工工艺水平和测量手段是比较难实现的，有待发展。3-5级为高精度等级，6-8级为中等精度等级，9-12级为低精度等级。其中6级是基础级，也是设计中常用等级，它是滚齿、插齿、齿轮注塑等一般常用加工方法在正常条件下所能达到的等级，可用一般计量器具且进行测量。

减速齿轮箱的噪音产生的来源

1.齿轮运行振动速度过快

齿轮运行振动速度过快，主要是在齿轮传动中频率过快，造成的齿轮之间振动频率过快导致的。齿轮运行中振动速度快，将影响振动的频率，产生噪音。

2.载荷冲击带来而定齿轮振动

这里将齿轮传动看成一个振动的弹簧体系，齿轮自然成为这个体系中的一份子。当齿轮受到不同程度的载荷时，振动的频率、扭转的方向也会不同，多数会形成圆周方向的振动力。加上齿轮本身在处理噪音方面的问题，就会形成平顺而不尖叫的噪音。

3.共振产生的噪音

共振能够产生噪音是每个人都知道的，齿轮传动作为在生产间工作的主要方式，自然也会在运行中出现共振的情况。通过齿轮传动带来的共振是基于齿轮自身刚性差产生的振动以及齿轮之间摩擦产生的振动在同一个振动的频率上，这时二者相互作用就容易产生共振的情况，出现共振带来的噪音。

4.部分齿轮表面光洁度不足

众所周知，两种物体如果是平滑的，那么在相互摩擦时产生的振动就小，振动频率和高频波也会小，产生的噪音程度自然也小。但是，很多的齿轮表面过于粗糙，相互摩擦时摩擦面大，振动频率高，产生的噪音也就大并且多。

5.缺少正确润滑方法支持

在齿轮保养和噪音降低中，不仅仅是好的润滑剂可以降低齿轮之间的摩擦振动，好的润滑剂使用方法也是降低和减少噪音的重要方法。传统的润滑剂使用方法是在齿轮表面加大润滑剂剂量，使其在运转中降低摩擦，但这种方法对噪音降低收效甚微。以国外对齿轮保养和降低噪音对润滑作用的使用看，更注重润滑方法，即通过润滑剂充分注入齿轮内部的方法，降低噪音。

6.齿轮的材料选择不合理

如果采用更有弹性的耐磨材料替代较硬的耐磨材料，一定程度上也能降低齿轮传动的噪音，比如在塑料齿轮应用上，用耐磨静音齿轮专用工程塑料Wintone Z33替代常规的POM，Z33材料在提升耐磨耐疲劳性的同时，可以帮助大幅降低齿轮传动的噪音。

不同的传动设计，降噪方法也有不同的侧重点，比如蜗轮蜗杆传动和平行轴齿轮传动的降噪方法就有相同的地方与不同的地方

1.齿轮材料的刚性和韧性的良好平衡与兼顾

如果我们把塑料蜗轮从刚性很强、但韧性和吸振性欠缺的POM，改成强韧型的耐磨工程塑料（比如苏州维本工程塑料Wintone Z33),通常噪音会降低，那换成增韧的POM或者增韧的PA66、TPEE或PA12行吗？这也是一种方法，但有时候会遇到另外两个问题：第一就是可承受的扭矩降低太多，就是通常说的“太软了”，其次就是降低了耐疲寿命。所以选材的时候，刚性很强或韧性很强，都可能在某些传动降噪设计中遇到问题，材料的强韧性兼顾很重要！这一点对蜗轮蜗杆传动和平行轴齿轮传动的降噪选材方案是相同的。

2.齿形与齿距

对于平行轴齿轮来说，齿形的偏差对噪音影响很大，而齿形对蜗轮蜗杆传动噪音的影响相对就小。

对于蜗轮蜗杆来说，蜗杆的齿距的偏差对噪音的影响较大，这是由于蜗杆的齿距对产生高频的周期噪音，导致噪音值升高，蜗杆和蜗轮中间截面的对中性对噪音影响非常大。

齿形和齿距的影响力是蜗轮蜗杆传动和平行轴齿轮传动的降噪方案很不同的地方。

3.材料的摩擦性能

对于表现摩擦磨损表现良好的齿轮材料组合，必须满足如下因素：

（1) 材料之间的摩擦系数较低，数值越低，其摩擦磨损性能越好；

（2）材料之间的磨损必须表现得比较低，特别是有轻微磨损后，其磨损特性的变化情况，是非常关键的；

（3）对磨材料之一，必须具有一定的"形成隔离层”的能力，如Wintone Z33材料，自身可以形成一层保护膜，这层保护膜提供了优异的抗磨损能力；

4.速度

在蜗轮蜗杆传动中，有人说，改变线速度很简单，我把蜗杆的转速减低即可，是的，电机转速降低，也会使得噪音降低，但前提是实际应用中，是否允许你降低线速度。同样，在平行轴齿轮传动中也一样，降低速度，噪音会降低，这又是两者相同的地方。但我们往往要解决的问题是，需要保持有效的速度情况下，降低噪音。

5.齿轮的精度和齿轮的表面粗糙度

提高齿轮的精度和降低齿轮的表面粗糙度，对蜗轮蜗杆传动和平行轴齿轮传动的降噪都有帮助，这又是相同的地方。

在电动磨脚器减速齿轮箱塑胶齿轮和各类减速电机传动齿轮的应用上，苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料可以帮助您解决以下问题：

1.POM和PA66齿轮噪音比较大，耐磨耐疲劳性不够的问题。

2.PA12和TPEE齿轮，太软扭矩太小，耐磨性不够，在60摄氏度以上时，扭力下降比较快。

3.POM和PA66齿轮的耐腐蚀性不够，以及断齿的问题。POM齿轮和注塑件易磨损粉屑化的问题。

4.尼龙46齿轮的降噪性不够，尺寸受水份影响比较大。

Z33材料作为一款强韧耐磨型工程塑料，在齿轮应用上最显著的特点是：耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水份影响。Z33材料的典型成功应用为：微小型减速齿轮箱、电动推杆、汽车转向系统EPS齿轮、按摩器齿轮、汽油机凸轮、电助力自行车中置电机齿轮、电动剃须刀等等传动齿轮。

齿轮类型（齿形）对噪音的影响，在不同类型的齿轮传动中都有体现，例如：在载荷与速度相同的条件下，通过很多的应用案例可以发现，斜齿轮的噪音比直齿轮低。斜齿轮看上去挺像蜗轮，但其实不是。

斜齿轮是一种带有一定螺旋角度的齿轮，基本参数有：螺旋角、端面和法面。

1、螺旋角：它指的是斜齿轮的轮齿与轴线之间的夹角。

螺旋角是斜齿轮所特有的特征，在正齿轮即直齿齿轮中不存在。一般来说下我们平时所指的斜齿轮的螺旋角，指的是分度圆柱面上的螺旋角。螺旋角越大，则重合越度大，越有利于运动平稳和降低噪声，任何事物都是两面的，增大螺旋角虽然带来了诸多优点，但工作时产生的轴向力也增大，所以的大小应该取决于工作的质量要求和加工精度，一般取8-25如若对噪声有特殊要求时，可根据情况取较大值。

螺旋线旋向判别：首先我们将齿轮轴线垂直，若螺旋线右边高为右旋；反之，螺旋线左边高为左旋。

2、端面和法面参数：

端面：垂直于齿轮轴线的平面，端面上的参数一般加下标t；

法面：与螺旋线垂直的平面，法面上的参数一般加下标n。

a、正确啮合条件：螺旋角必须大小相等，方向相反。法面模数m与法面压力角要求分别相等。

b、几何尺寸计算：在计算时可将直齿轮的计算公式直接用于斜齿轮的端面是由于一对斜齿轮传动在端平面上相当于一对直齿轮传动。

相对于直齿轮，行星减速齿轮箱斜齿轮的优缺点是什么？

行星减速齿轮箱经常可以看到直齿轮的应用，毫无疑问，直齿轮是应用非常普遍的一类经典传动齿轮类型，不仅是行星减速电机，在各类平行轴减速机构中也经常应用，直齿轮在加工制造中成本比较有优势，在行星传动减速机构中不会有不良的轴向力，这都是直齿轮的优点，但直齿轮的缺点也同样明显，主要是直齿轮在运转过程中会产生振动,这一震动无法消除,无论是改变设计、优选材料或形变等方面的措施，传动中不良的振动都不能避免,而振动在齿轮传动中会引起较大的负载,又会进一步引发噪音。

另外直齿轮还有一个不利点就是，在齿与齿接触时间里有时由两对齿啮合所得到的附加强度并不能加以利用,因为应力是被循环中单齿啮合的状况所限定的,所以会照成能量的浪费。

相对于直齿轮，斜齿轮的几个优点：

1、啮合性能好。在斜齿轮轮齿的接触线为与齿轮轴线倾斜的直线，轮齿开始啮合和脱离啮合都是逐渐的，因而传动平稳、噪声小，同时这种啮合方式也减小了制造误差对传动的影响。

2、重合度大。可以降低每对轮齿的载荷，从而相对地提高了齿轮的承载能力，延长了齿轮的使用寿命，并使传动平稳。

3、斜齿标准齿轮不产生根切的最少齿数较直齿轮来得少，因此，采用斜齿轮传动可以得到更为紧凑的机构。

这里小维想补充一点的是关于行星架这块，如果在行星减速齿轮箱中采用斜齿轮，从行星减速机结构上来讲，斜齿轮行星减速机的行星架需要双支撑结构才能支撑的上，而直齿轮行星减速机的行星架可以做单支撑，也可以做双支撑都能使用。只是精度、噪音、及效率上直齿轮的单支撑远不如直齿轮的双支撑。那双支撑直齿轮行星减速机和斜齿轮行星减速机相比，因斜齿轮精度比直齿轮精度要做得更高，所以斜齿行星减速机的精度会更高。

但是，斜齿轮传动的也有缺点：在运动时会产生轴向推力，对轴向结构产生损坏，另外还有一点就是，斜齿轮的制造成本比直齿轮会高一些。

苏州维本Wintone Z33作为一款强韧耐磨型工程塑料，在齿轮应用上最显著的特点是：耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水份影响。

在减速电机传动齿轮的应用上，与传统的POM和PA66相比，Wintone Z33具有更好的耐磨性、静音、弹性、耐疲劳性和抗形变能力，Z33在保持了良好刚性的同时，进一步提升了弹性和韧性（这种优异的机械性能在摄氏-40度、0度和80度都有保持和体现），可以帮助解决齿轮断齿问题，同时大幅度降低摩擦噪音，经应用后比较，Wintone Z33也优于不少耐磨改性规格的POM和PA66（如聚四氟乙烯，硅酮类或二硫化钼改性）。

在微小型减速齿轮箱耐磨静音齿轮的应用上，Z33在耐磨耐疲劳性优于传统的PA12和TPEE（海翠料）的同时，还能帮助解决PA12和TPEE有时候扭力不够的问题，而且Z33具有更好的成本优势。

另外，Z33具有很好的耐腐蚀性，可以用于很多场景下接触各类化学物质的严苛环境，比如PCB设备齿轮、印染纺织机械上的齿轮，液压系统的挡圈和密封圈，等等，成功替代价格昂贵的PEEK，PA12，PVDF，PTFE，PA46，TPEE的部分应用领域。另外Z33的吸湿很少，综合性能受水份的影响很小，整包装Wintone Z33注塑前不需要提前烘料，可以直接注塑，注塑完无需水处理。

齿轮为什么要修形？

齿轮传动是一种应用非常广泛的机械传动方式，具有传动效率高、结构紧凑等优点。但是不可避免的存在制造和安装误差，齿轮传动装置在传动过程中的振动和噪音有时候会比较大，特别是在一些功率稍大的传动装置中，振动和噪音问题遇到的概率会比较高。齿轮修形是降低齿轮传动装置振动和噪音的有效方法之一，近年来也得到了越来越广泛的应用。齿轮修形主要包括齿廓修形和齿向修形。

1.基节误差对传动误差的影响

在真实当中，我们制造不出绝对理想的齿轮，只能接近，一对理想的渐开线齿廓的齿轮，只有两齿轮基圆齿距相等时才能正确啮合，瞬时传动比才能恒定和稳定。但是由于制造误差、装配误差以及齿轮受载后弹性变形等因素的影响，实际上齿轮啮合过程中基圆齿轮不可能完全相等，所以现实当中两齿轮不可能完美的啮合，误差肯定在，但是否能控制好误差不影响应用是重点，但控制和管理误差范围需要不同程度的成本，所有的设计和制造厂家必须在考虑成本的基础上做出改善才是有意义的。当误差变大到不可控时，如果主动齿轮的角速度为常数，从动轮的瞬时角速度将忽大忽小，从而使从动齿轮在运转过程中产生角加速度，进而产生附加冲击力。

如果我们更形象的来说明，当一对平行轴齿轮在运转时，当第一对轮齿啮合结束时，本应第二对轮齿进入啮合起始点，但是由于基节误差导致不能正确啮合。如果主动齿轮的基节小于从动齿轮基节，则会使得第二对轮齿的从动齿轮的齿顶提前进入啮合，从而造成主动齿轮的第二个轮齿在齿根原啮合点以上的部分点上挤碰从动齿轮的齿顶。

由于主动轮匀速旋转，从动齿轮的第二个齿是增速旋转走向合线的，当转过某一个角度后，从动齿轮的第二个齿才进入正常啮合，此后的所有啮合齿轮对都像第二对齿一样周而复始地产生挤碰现象。每一对啮合的从动齿轮的齿顶都有一个增速进入啮合线的瞬时变化过程，产生不可接受的噪声是其中一个后果，齿轮传动的耐疲劳性和寿命也会受到明显的损伤。当主动齿轮转速越高时，产生的噪声也随之严重。若主动齿轮基节大于从动齿轮基节，分析过程类似，齿轮啮合过程中将出现从动齿轮的齿根减速地离开啮合线现象，致使主动齿轮的齿顶挤碰从动轮的齿根附近的点，造成传动的不平衡。

为了减轻或消除齿轮啮合过程中的冲击和动载荷，采用齿廓修形是有效的方法之一，即沿齿高方向从齿面上去除一部分材料，从而改变齿廓形状，消除啮合齿对在啮入和啮出位置的几何干涉。

2.齿廓修形

齿轮传动运转过程中，单齿对啮合和双齿对啮合交替进行。由于制造、装配误差、变形等因素影响，在主动齿轮进入啮入位置时，主动齿轮齿根与从动轮齿顶发生干涉。同理，啮出时主动齿轮的齿顶也会和从动轮齿根发生干涉。这种干涉对齿轮传动是极其不利的，因此非常有必要对齿轮进行齿廓修形。

齿形修形就是切掉齿轮啮合时产生的干涉部分，其主要任务是确定齿轮修形的三要素：修形量、修形长度和修形曲线。一般做法是：1.沿渐开线相距等于基节的段不修形，啮入端和啮出端修形长度相等，修形量从最大值逐渐变化到零；2.修形可以是一对齿轮的齿顶修形，也可以是单个齿轮的齿顶和齿根同时修形，与之匹配的另一个齿轮不修形。

3.齿向修形

齿向修形通常只对小齿轮进行修形，主要包括鼓形修形和齿端修形，齿端修形能够有效减小斜齿轮啮入、啮出时的冲击载荷，但由于齿端修形只是齿端面附近的局部进行修形，而齿轮传动中的影响因素很多，导致轮齿产生各种变形，因此当啮合齿轮的齿宽较大时，就容易引起较为严重的集中载荷，因而在这种情况的时候，齿端修形就可能起不了很好的修形效果。鼓形修形由于是对整个齿宽方向进行修形，以补偿齿轮制造误差和齿轮受载荷时受到的各种弹性形变。齿向修形主要确定两个因素：A.确定鼓形量大小 B.鼓形中心在齿向方向上的位置。

苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料，在微型隔膜泵偏心轮以及各类微型水泵、气泵、真空泵偏心轮的应用上，与传统的POM材料相比，Z33具有更优异的耐磨耐疲劳性和静音性，可以帮助解决POM偏心轮在使用一段时间后容易磨损被顶穿的问题，同时有效降低传动噪音，另外Z33的耐酸碱、耐热水和蒸汽、耐盐水等优异的耐化学性，也大大拓宽了微型隔膜泵和各类微型泵的应用场景。

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